大学计算机基础(第4版高等学校计算机基础教育系列教材)

本书兼顾计算机科学基 础知识和计算思维，以计算 思维能力培养为主线，串联 信息表示、计算机系统、操 作系统、计算机网络、多媒 体技术、科学计算及计算机 发展新技术等内容，选择 Python作为计算实践的语言 ，内容偏重于如何将计算思 维应用于计算机科学等领域 以解决问题。实践内容在授 课内容的基础上进行拓展， 并要求运用Python及相关的 配套库进行问题求解练习。 希望通过应用问题求解的学 习和实践，培养读者在理解 计算机系统的基础上，主动 在各自专业学习中利用计算 思维的方法和技能，进行问 题求解的能力和习惯。学完 本书后，希望读者能动手解 决具有一定难度的实际问题 。 本书适合作为高等学校 计算机基础课程的教材，也 可作为计算机培训、计算机 等级考试和计算机初学者的 参考书。本书可与《大学计 算机基础实验教程》（第2 版）配合使用。

第1章 计算与社会 1.1 计算概论 1.2 计算装置发展简史 1.2.1 机械式计算装置 1.2.2 图灵机和图灵 1.2.3 现代电子计算机 1.2.4 计算机的发展趋势 1.3 计算技术的应用 1.4 信息化社会与人 1.5 计算思维概论 1.6 小结 1.7 习题 第2章 Python简介 2.1 引言 2.2 Python基本元素 2.2.1 对象、表达式和数值类型 2.2.2 变量和赋值 2.2.3 str类型与输入 2.3 内置数据结构 2.3.1 列表 2.3.2 元组 2.3.3 字典 2.4 控制语句 2.4.1 分支语句 2.4.2 循环 2.5 函数 2.6 递归及递归函数 2.7 使用模块 2.8 面向对象基础 2.9 Python编程示例——打印月历 2.10 小结 2.11 习题 第3章 计算思维 3.1 概述 3.2 逻辑思维与算法思维 3.2.1 逻辑思维 3.2.2 算法思维 3.2.3 小结 3.3 问题求解策略 3.3.1 基本步骤 3.3.2 分解法 3.3.3 关注点分离 3.3.4 模式与归纳 3.3.5 小结 3.4 抽象与建模 3.4.1 抽象 3.4.2 建模 3.5 评价解决方案 3.5.1 解是否正确 3.5.2 解的效率如何 3.5.3 小结 3.6 应对错误 3.6.1 避免错误 3.6.2 减缓错误危害 3.6.3 测试与调试 3.7 “捉狐狸”问题求解示例 3.8 小结 3.9 习题 第4章 信息、编码及数据表示 4.1 信息论基础 4.2 编码及其解释 4.3 数值的数字化 4.4 计算机数值表示 4.4.1 计算机码制 4.4.2 定点数和浮点数 4.5 字符的数字化 4.5.1 汉字编码 4.5.2 Unicode码 4.6 声音的数字化 4.7 图像的数字化 4.8 用Python设计数字电路 4.9 信息处理示例 4.9.1 数据压缩示例及Python实现 4.9.2 生成图像验证码及Python实现 4.9.3 利用Python绘制分形图形 4.10 小结 4.11 习题 第5章 计算机系统 5.1 概述 5.2 计算机硬件系统 5.2.1 中央处理器 5.2.2 存储系统 5.2.3 总线 5.2.4 输入输出系统 5.3 操作系统 5.3.1 概述 5.3.2 进程管理 5.3.3 存储管理 5.3.4 文件管理 5.3.5 设备管理 5.3.6 用户接口 5.3.7 操作系统的加载 5.4 利用Python构建冯·诺依曼体系结构模拟器 5.5 利用Python设计微处理器核 5.6 利用Python模拟进程调度 5.7 利用Python访问操作系统 5.7.1 利用Python查看进程信息 5.7.2 利用Python查看系统存储信息 5.7.3 Python文件操作 5.8 小结 5.9 习题 第6章 计算机网络及应用 6.1 计算机网络基础 6.1.1 计算机网络的发展历史 6.1.2 计算机网络的分类 6.1.3 计算机网络协议与体系结构 6.1.4 计算机网络传输介质及设备 6.2 Internet基础 6.2.1 Internet概述 6.2.2 TCP/IP 6.2.3 Python TCP/IP网络编程 6.3 Internet应用 6.3.1 万维网 6.3.2 电子邮件 6.3.3 文件传输 6.3.4 捜索引擎 6.3.5 Python编程示例 6.4 无线网络 6.5 物联网 6.6 小结 6.7 习题 第7章 数据库技术应用基础 7.1 概述 7.1.1 数据管理发展简史 7.1.2 数据库的基本概念 7.1.3 数据库技术管理数据的主要特征 7.1.4 数据库的应用 7.2 数据模型 7.2.1 概念模型 7.2.2 逻辑模型 7.2.3 E-R模型到关系模型的转换 7.3 数据库管理系统 7.3.1 数据库管理系统的功能 7.3.2 常见数据库管理系统软件 7.4 Python构建数据库管理系统示例 7.5 Python访问MySQL数据库示例 7.6 小结 7.7 习题 第8章 科学计算 8.1 泰勒级数 8.1.1 泰勒级数的主项 8.1.2 余项及误差 8.2 插值及拟合 8.2.1 拉格朗日插值 8.2.2 牛顿插值 8.2.3 埃尔米特插值 8.2.4 函数拟合 8.3 数值微积分 8.3.1 数值微分 8.3.2 数值积分 8.4 非线性方程数值解 8.4.1 二分法求根 8.4.2 函数迭代法求根 8.4.3 牛顿迭代法求根 8.5 线性方程组求解 8.5.1 直接法求解 8.5.2 迭代法求解 8.6 符号计算 8.7 小结 8.8 习题 第9章 计算机发展新技术 9.1 高性能计算 9.1.1 高性能计算的含义及意义 9.1.2 高性能计算的关键技术 9.1.3 高性能计算的典型应用 9.1.4 高性能计算的发展挑战 9.1.5 Python高性能编程——计算π 9.2 云计算与大数据 9.2.1 云计算 9.2.2 大数据 9.3 人工智能 9.3.1 人工智能的基本概念与发展历程 9.3.2 搜索 9.3.3 知识表示与推理 9.3.4